仿人灵巧手-展示用资源

仿人灵巧手-展示用资源

• 原理：人手以肌腱收缩驱动的特点

人手实际上是一个极其灵巧而又复杂的人体器官。其躯干（ ）主要由如图1所示的指骨组成，包裹着躯干的就是分布着大量灵敏触觉神经的皮肤（Sensor），当人手需要具体运动的时候，肌腱（Tendon）就充当着传递动力的媒介，而在各个关节（Joint）中大量分布的肌肉皮肤等，则很好扮演了顺从机构（Compliant Structure）。

作者：任赜宇
链接：https://www.zhihu.com/question/37352068/answer/87932890
来源：知乎
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如果我们定义每根手指闭合屈曲(Flexion)的方向为Pitch，那么:
对于Pitch方向的自由度：食指-中指-无名指-小拇指-大拇指每个都有3个，所以总计为3*5=15个，如上图分布。
对于Roll方向的自由度：食指-中指-无名指-小拇指，在每根手指的指根关节（ c Arpophalangeal Joint）都有1个Roll，而大拇指则比较特殊，具有2个Roll，所以Rol方向l总计为4+2=6个，如上图分布。
那么整体人手的自由度为15+6=21个。（我们这里不统计手腕关节带来的6个自由度)
也许大家对21个自由度没有明确的概念，我们可以做一个对比：一条机械人单腿是6个自由度，一条机械臂一般是7个自由度，21个自由度得需要多么复杂的设计才能实现。
如何应付如此高自由度的机电系统设计，一般有如下两种方向的做法：

减少驱动器的数量，带来了如下按照驱动方式的分类：
全驱动机械手（Fully-Actuated Hand）：电机的数量等于所设计自由度的数量；
欠驱动机械手（Under-Actuated Hand）：电机的数量小于所设计自由度的数量。
减少冗余手指的数量：保证功能的前提下，手指的数目由3指、4指到5指不等。

• 借鉴自然为灵巧手设计带来的方便
• 开源仿人灵巧手设计
• NASA手、HIT/DLR 2 等主流实验室级仿人灵巧手
• 开源仿人灵巧手的优势和不足
  • 结构简单，可使用3D打印制作
  • 传感途径少，难以实现自动化
• 针对不足可以做出的改进
  • 触觉传感-商用PVDF传感器
  • 距离感应-红外传感器、超声波传感器
  • 视觉建模-摄像头（并可能结合结构光）
• 预期效果
  用较为低廉的价格，使开源仿人灵巧手能够更为灵巧